[뇌과학 스터디] 척수, 뇌와 몸을 연결하는 정보 고속도로

브레인 Vol.73

두뇌 활용의 첫걸음, 움직임(Motion)

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세계적인 뇌석학인 루돌프 이나스 박사는 “생각은 진화적으로 내면화된 움직임”이라고 말한 것처럼, ‘움직임motion’은 세포의 가장 근본적인 기능이다. 60조개의 세포로 구성된 인체도 결국 움직임이 만들어내는 고차원적 움직임의 결과로 나타난다. 이번호 ‘뇌과학 스터디’에서는 ‘움직임’이란 키워드를 중심으로 몸과 뇌를 연결하는 척수와 소뇌, 두정엽 등을 중점적으로 다룬다. 

[1] 척수와 자율신경계, 뇌와 몸을 연결하는 정보 고속도로

척수는 뇌간의 아래쪽으로부터 두개골에 뚫린 대후구동foramen magnum 을 통해 나와서 척추관spinal canal 속으로 뻗어나간다. 척수는 들어온 정보를 몸에서 뇌로 전달하는 ‘감각 뉴런’, 뇌에서 내린 운동 명령을 근육으로 전달하는 ‘운동 뉴런’으로 구성돼 있다.

■ 척수의 구조

척수의 단면을 보면 중심관, 회백질, 백질이 보인다. 중심관에는 신경세포에 영양분을 공급하는 뇌 척수액이 가득 차 있다.

척수의 중심부는 뉴런이 모인 회백질로 구성된다. 척수의 바깥쪽은 뉴런의 기다란 축삭돌기가 모인 백색질로 구성되는데, 주로 뒤쪽은 몸의 감각 정보를 뇌로 전달하는 상행신경로, 앞쪽은 뇌에서 내려온 운동신호를 몸으로 전달하는 하행신경로가 있다. 척수신경spinal nerve은 척추 사이의 틈새를 통해 척수와 연결된다. 

사람의 몸에는 31쌍의 척수신경이 존재하는데, 이는 척추의 명칭에 따라 동일하게 붙여졌다. 척수신경은 전신의 감각 수용체에서 인지한 감각 정보를 배근sensory nerve rootlets을 통해 척수로 전달한다. 척수에 도달한 감각 정보는 뇌로 전달되고, 처리 과정을 통해 각각의 근육을 움직이는 운동신경 신호와 각종 내분비기관을 조절하는 신호가 만들어진다. 이렇게 뇌에서 만들어진 신호는 척수에서 복근motor nerve rootlets을 통해 척수신경으로 전달돼 운동을 일으킨다. 척추는 자라는 반면 척수는 출생 이후에 자라지 않기 때문에 성인이 되면 척수는 제3 요추에서 끝난다.

■ 반사작용

반사작용은 척수에 프로그램 돼 있는 몸의 움직임이다. 뇌가 관여하지 않으므로 의식적으로 조절할 수 없다. 척수의 반사작용은 잠재적으로 몸에 해로울 가능성이 있는 자극으로부터 즉각적으로 몸을 보호하기 위한 기능이다. 감각신경의 말단부에서 자극을 감지하면 신호가 척수로 전달되고, 척수에서는 가장 인접한 운동신경을 활성화해 해당 자극이 입력된 부위를 움직이도록 조정한다.

무릎반사가 반사작용의 한 예다. 의사는 환자의 척수신경 이상 유무를 확인하기 위해 무릎반사를 검사한다. 무릎뼈 바로 아래쪽에 있는 힘줄을 톡톡 치면 허벅지 위쪽에 있는 근육이 수축하면서 자동적으로 다리가 들어 올려지게 된다.

자율신경계는 불수의근과 심장근육, 소화기관, 순환기관, 배설기관, 내분비기관 등을 조절한다. 자율신경계는 여러 신체 기관에서 서로 반대되는 효과를 나타내는 교감신경과 부교감신경으로 나뉜다.

■ 교감신경계Sympathetic Division

교감신경계는 우리 몸이 에너지를 소비하는 강한 활동을 할 수 있도록 한다. 즉, 소화관을 억제하고, 기관지를 이완시켜 더 많은 공기가 들어올 수 있도록 하며, 심장박동 수를 증가시킨다. 간에서는 포도당을 혈액 속으로 내보내며, 부신에서는 에피네프린과 노르에피네프린을 분비시킨다.

■ 부교감신경계Parasympathetic Division

부교감신경계는 우리 몸이 음식물을 소화시키고 휴식하며 에너지를 얻어 보존하는 활동을 할 수 있도록 한다. 즉, 침샘, 위, 이자 등과 같은 소화기관을 자극하며, 심장박동 수를 감소시키고, 기관지를 수축시켜 호흡률을 떨어뜨린다.

 ■ 자율신경실조증

자율신경계는 내분비계와 더불어 심혈관, 호흡, 소화, 비뇨기 및 생식기관, 체온 조절계, 동공 조절 등의 기능을 조절해 신체의 항상성을 유지하게 하는 역할을 한다. 특히 말초의 자율신경계는 서로 대항작용을 하는 교감신경계와 부교감신경계로 구성된다. 이러한 자율신경계의 조절이 제대로 이뤄지지 않는 경우를 자율신경실조증이라고 한다.

글. 브레인 편집부 | 자료제공= 한국뇌과학연구원 www.kibs.re.kr

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